요즘 석유의 대체제로서 에탄올에 관한 관심이 뜨겁다. 사실 까놓고 말하자면 중동의 석유패권에 대항하기 위해서 에탄올을 대체연료로 키우고 있다라는 것이 아마 진실이겠지만, 에탄올을 만드는 원료가 되는 옥수수는 공기중의 이산화탄소--온실가스, GHG, GreenHouse Gas--를 흡수하고 에탄올을 태울 때 나오는 이산화탄소는 원래 공기중에 있던 것이라는 점에서 석유보다는 낫다고들 한다. 왜냐면 석유는 새로운 이산화탄소를 공기중에 풀어놓으니까. 그러면 소위 바이오연료 에탄올은 개솔린에 비해서 얼마나 GHG 발생을 줄여주는가를 검토해본 논문이 있어서 소개한다: Life-cycle energy and greenhouse gas emission impacts of different corn ethanol plant types, Environ. Res. Lett., 2007, 2, 1-13.
요점은 이런 것이다.
1) 옥수수를 키우는 과정에서도 GHG 는 발생한다. 즉 농기계등에서 사용하는 연료 (디젤), 비료에서 발생하는 GHG, 즉 질소비료에서 나오는 N2O (질소비료에 포함된 질소의 2% 가 N2O 로 바뀜), 석회석 (CaCO3) 가 석회(CaO) 가 되면서 발생하는 CO2 등이다.
2) GHG 와는 크게 관계없는 이야기지만, 옥수수를 키우는 땅은 크게 늘지 않았는데 옥수수 소출은 지난 백년간 8 배나 늘었다고. 1970년대 이전의 경우는 비료의 사용으로 인한 것이었고 1970년대 이후로는 종자개량이나 발달된 농법사용 등으로 인한 것이라고 한다. 2005 년에는 1970 년에 비해 소출이 90% 늘었는데 질소비료는 22% 더 사용했고 인산비료는 25% 줄었으며 잿물비료 (칼륨) potash 의 사용은 6% 줄었다고. 정말 대단하죠.
3) 에탄올 생산과정에서도 화석연료가 사용된다. 보통은 천연가스를 쓰는데 요즘 가스값이 올라서 석탄을 쓰는 곳이 늘어나고 있다고 한다. 이것은 GHG 발생으로 이어진다.
4) 에탄올 생산과정에서 사용되는 전기도 화석연료로 만든다. 미국의 경우에 전기의 52% 는 석탄, 16% 는 천연가스, 20% 는 원자력, 3 % 는 잔유 (residual oil, 원유를 정제하고 남은 지꺼기), 1% 는 biomass (가령 소똥으로 만든 메탄가스라든가), 8% 는 수력발전으로 만든다고 한다. 수력, 원자력, biomass 를 제외하면 나머지는 모두 전기생산과정에서 GHG 를 만든다.
5) 에탄올 생산공장은 wet milling plant 와 dry milling plant 가 있는데 wet milling 의 경우 이산화황 용액에 옥수수를 적셔 껍질을 부드럽게 한 다음, 배아를 제거하고, 기름을 짜낸 후 (옥수수기름), 갈아서 전분과 글루텐을 분리한 다음, 전분만을 사용해서 에탄올을 만든다. Dry milling 의 경우 마른 옥수수알갱이를 갈아서 전체적으로 발효한 다음 발효된 전분이 제거된 나머지는 필터하고 말려서 (사료로 유통하려면 수분이 적어야 하니까) 사료로 만드는데 이 건조과정에서 천연가스 또는 석탄이 사용되므로 GHG 가 발생한다. 이 경우 에탄올 생산비용 1 위는 옥수수값이고 2 위는 천연가스 값이라고 한다. 공장규모는 wet milling 이 더 크고 추세는 dry milling 공장이 더 많아지는 추세라고.
6) 만일 사료가 필요한 곳이 에탄올 공장에서 가까우면 건조공정을 생략할 수 있으므로 GHG 발생이 적어진다.
여차저차한 사정을 모두 고려해서 시뮬레이션을 해봤더니, 현재처럼 천연가스를 쓰는 경우 GHG 발생이 개솔린을 쓸 때보다 20% 정도 줄어드는데 만일 석탄을 쓴다면 개솔린을 쓸 때보다 GHG 발생이 오히려 소폭 증가한다는 결과가 나왔다. 바이오매스를 쓰면 GHG 발생이 대폭으로 감소. 그중에서도 가장 막강한 것은 셀룰로오스 에탄올 cellulosic ethanol (전분대신 셀룰로오스를 분해해서 만드는 에탄올) 으로 GHG 가 무진장 감소하는 것으로 나타났다.
흔히 옥수수가 공기중의 이산화탄소를 흡수해서 전분을 만들고, 이 전분으로 만든 에탄올을 연료로 쓰면 공기중의 이산화탄소는 증감이 없다라고 말들하지만 실제는 이와 무척 다르다는 것이 분명하다. 모든 과정을 다 잘 따져보면, 어떤 경우 (가령 에탄올 생산공장에서 석탄을 사용할 경우) 오히려 그냥 개솔린을 연료로 쓰는 경우보다 더 GHG 를 많이 만들 수도 있다는 것이므로 어떤 것이 정말로 친환경적인가를 따질 때는 종합적으로 판단해야 할 것이다.
요점은 이런 것이다.
1) 옥수수를 키우는 과정에서도 GHG 는 발생한다. 즉 농기계등에서 사용하는 연료 (디젤), 비료에서 발생하는 GHG, 즉 질소비료에서 나오는 N2O (질소비료에 포함된 질소의 2% 가 N2O 로 바뀜), 석회석 (CaCO3) 가 석회(CaO) 가 되면서 발생하는 CO2 등이다.
2) GHG 와는 크게 관계없는 이야기지만, 옥수수를 키우는 땅은 크게 늘지 않았는데 옥수수 소출은 지난 백년간 8 배나 늘었다고. 1970년대 이전의 경우는 비료의 사용으로 인한 것이었고 1970년대 이후로는 종자개량이나 발달된 농법사용 등으로 인한 것이라고 한다. 2005 년에는 1970 년에 비해 소출이 90% 늘었는데 질소비료는 22% 더 사용했고 인산비료는 25% 줄었으며 잿물비료 (칼륨) potash 의 사용은 6% 줄었다고. 정말 대단하죠.
3) 에탄올 생산과정에서도 화석연료가 사용된다. 보통은 천연가스를 쓰는데 요즘 가스값이 올라서 석탄을 쓰는 곳이 늘어나고 있다고 한다. 이것은 GHG 발생으로 이어진다.
4) 에탄올 생산과정에서 사용되는 전기도 화석연료로 만든다. 미국의 경우에 전기의 52% 는 석탄, 16% 는 천연가스, 20% 는 원자력, 3 % 는 잔유 (residual oil, 원유를 정제하고 남은 지꺼기), 1% 는 biomass (가령 소똥으로 만든 메탄가스라든가), 8% 는 수력발전으로 만든다고 한다. 수력, 원자력, biomass 를 제외하면 나머지는 모두 전기생산과정에서 GHG 를 만든다.
5) 에탄올 생산공장은 wet milling plant 와 dry milling plant 가 있는데 wet milling 의 경우 이산화황 용액에 옥수수를 적셔 껍질을 부드럽게 한 다음, 배아를 제거하고, 기름을 짜낸 후 (옥수수기름), 갈아서 전분과 글루텐을 분리한 다음, 전분만을 사용해서 에탄올을 만든다. Dry milling 의 경우 마른 옥수수알갱이를 갈아서 전체적으로 발효한 다음 발효된 전분이 제거된 나머지는 필터하고 말려서 (사료로 유통하려면 수분이 적어야 하니까) 사료로 만드는데 이 건조과정에서 천연가스 또는 석탄이 사용되므로 GHG 가 발생한다. 이 경우 에탄올 생산비용 1 위는 옥수수값이고 2 위는 천연가스 값이라고 한다. 공장규모는 wet milling 이 더 크고 추세는 dry milling 공장이 더 많아지는 추세라고.
6) 만일 사료가 필요한 곳이 에탄올 공장에서 가까우면 건조공정을 생략할 수 있으므로 GHG 발생이 적어진다.
여차저차한 사정을 모두 고려해서 시뮬레이션을 해봤더니, 현재처럼 천연가스를 쓰는 경우 GHG 발생이 개솔린을 쓸 때보다 20% 정도 줄어드는데 만일 석탄을 쓴다면 개솔린을 쓸 때보다 GHG 발생이 오히려 소폭 증가한다는 결과가 나왔다. 바이오매스를 쓰면 GHG 발생이 대폭으로 감소. 그중에서도 가장 막강한 것은 셀룰로오스 에탄올 cellulosic ethanol (전분대신 셀룰로오스를 분해해서 만드는 에탄올) 으로 GHG 가 무진장 감소하는 것으로 나타났다.
흔히 옥수수가 공기중의 이산화탄소를 흡수해서 전분을 만들고, 이 전분으로 만든 에탄올을 연료로 쓰면 공기중의 이산화탄소는 증감이 없다라고 말들하지만 실제는 이와 무척 다르다는 것이 분명하다. 모든 과정을 다 잘 따져보면, 어떤 경우 (가령 에탄올 생산공장에서 석탄을 사용할 경우) 오히려 그냥 개솔린을 연료로 쓰는 경우보다 더 GHG 를 많이 만들 수도 있다는 것이므로 어떤 것이 정말로 친환경적인가를 따질 때는 종합적으로 판단해야 할 것이다.
덧글
dawnsea 2007/12/18 09:01 # 삭제 답글
부시가 환경에 대해서 관심을 끊은 가운데 거의 유일하게 미는 것이 바이오에탄올이라고 하던데요.. 여전히 내연기관의 연장선상에 있으니까 그런가...
기불이 2007/12/18 09:41 # 답글
석유의 대체재를 갖고 있어야 중동한테 끌려다니지 않으니까요.
서미돌 2007/12/18 09:44 # 답글
역시 친환경연료라기보다는 단순 석유대체재가 아닐까 싶어요 ..흠 옥수수값이 너무 올라가서 걱정입니다.
고어핀드 2007/12/18 10:08 # 답글
음, 역시 이것도 잘 따져보고 해야 하는군요.
새벽안개 2007/12/18 12:41 # 답글
미국이 옥수수값 올리려고 일부러 그러는거 아닐까요?
orientblau 2007/12/18 17:43 # 답글
예전에 석유가 고갈되면 연료가 없어서 생기는 문제보다는 석유 화합물로 만드는 플라스틱, 합성섬유의 원료가 사라지는 문제가 더 클것이라는 이야기를 들은적이 있습니다. 생각해보니 그렇더군요. 환경은 둘째치고, 앞으로 우리 생활의 대부분을 차지하는 석유 화합물을 어떻게 대체 할지가 .. 큰 문제인지도 몰라요.
새벽안개 2007/12/18 18:45 # 답글
orientblau 님,석유화학 대신 바이오원료를 화학반응하여 대체물질을 얻을수 있을것입니다.
맨땅에헤딩 2007/12/18 19:32 # 답글
orientblau//에너지만 있으면 그런 것들도 얼마든지 만들 수 있습니다.
펄 2007/12/18 21:57 # 삭제 답글
나무의 셀룰로오스를 사용해 에탄올 만드는 게 열심히 연구되고 있는 것 같습니다. 최소한 나무는 키우는 동안 산소를 만들어낼 뿐 아니라 '식량'이 아니라는 점에서 전세계 식량 위기를 불러올 위험도 없으니까요.. 문제는 아직 나무에서 셀룰로오스를 뽑아내는 경제적 방법이 개발되지 않았다는 것.. 머 시간 문제일 것 같기는 하지만요..
새벽안개 2007/12/19 07:57 # 답글
나무에서 에탄올 만들때 흰개미 장내 박테리아의 도움을 받으면 좋을것 같다는 생각이... 흰개미가 나무를 먹고 소화시키는게 장내 박테리아 덕분이라던데.